CN103922338A - 一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明的内容是竹屑或木屑原料不需外加粘合剂而是利用原料中的木质素和纤维素在磷酸作用下进行低温热解自生焦油作粘合剂来制颗粒活性炭的成型制粒方法及设备。将竹屑或木屑原料用烘干设备烘干至适当的含水量，将适当浓度的磷酸溶液与烘干的竹屑或木屑按适当的重量比混合搅拌均匀，竹屑或木屑与磷酸混合物在90～110℃下进行低温热解塑化产生焦油，用捏和机将塑化料进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性，将经过捏和的竹屑或木屑与磷酸混合物用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒，最后，在适当温度下干燥硬化制得颗粒料。本发明的竹屑或木屑制颗粒活性炭的成型制粒方法，不需要外加粘结剂，可节省粘结剂的成本。

Description

一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备

一、技术领域

本发明涉及竹木材加工剩余物的加工利用技术，具体涉及利用竹屑或木屑等粉状木质原料不需外加粘合剂制颗粒活性炭的成型制粒方法及设备。

二、背景技术

目前，我国生产的颗粒活性炭主要有两类：一类定形活性炭，它是粉状原料如天地适当含水量的煤粉与煤焦油、沥青等粘合剂混合均匀后用油压机等成型机压制成柱状或球形颗粒，再经过炭化和水蒸汽活化法制得的颗粒活性炭产品，其孔隙结构以微孔为主，应用领域有一定的局限，如申请号为200810055493.3的专利公开了以煤粉为原料，与水和沥青粘合剂等混合均匀后，用油压机压制成柱状颗粒。还有一种就是将粉状的活性炭产品与焦油或其它粘合剂混合均匀后用成型机制成柱状或球形颗粒，再经过干燥硬化制得定形颗粒活性炭；或用成型机压成块状经干燥硬化，再经破碎制得不定形颗粒活性炭产品，如申请号为200610098697.6的专利：粉状活性炭成型与再生产的方法及其产品，公开了粉状活性炭、水与羧基丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇、羧甲基纤维素调制成的乳胶混合搅拌均匀，然后置于模具中以油压机施以100吨/平方米的压力，持续10分钟，得到块状成型物，再经过干燥硬化和破碎制得不定形颗粒活性炭。由于粘合剂的加入将导致降低活性炭的吸附性能。还有一类就是不定形颗粒活性炭，它是果核壳原料经炭化、水蒸汽活化、破碎制成的，其孔隙结构以微孔为主，应用也有一定的局限。用化学法如氯化锌法或磷酸法生产的活性炭具有微孔和中孔结构发达，活性炭表面含有化学活性基团，吸附能力强，能吸附较大分子的物质，有较强的适应性，具有广阔的用途，但目前市场上主要是木屑用化学法生产的粉状活性炭，它存在着使用过程中有粉尘飞扬和在液相脱色后固液分离过滤速度较慢等缺陷。近年来也有研究人员以果核壳为原料用磷酸活化法制备不定形颗粒活性炭，但所用的活化剂是85％的浓磷酸，从活化料经水洗回收的磷酸溶液需要经过浓缩，使浓度达到85％才能作为活化剂再利用，需要增加磷酸溶液的浓缩设备，生产设备的投资较大，而且能耗较大，将提高活性炭的生产成本，所以，它在工业生产上的应用存在一定的局限性。如果以竹屑或木屑为原料，用低于85％的磷酸溶液作活化剂，不需要外加粘合剂就能制成定形颗粒活性炭，既具有化学炭中孔发达的优点，又具有颗粒活性炭无粉尘飞扬和固液过滤分离速度快的优点，因此，化学法生产的定形颗粒活性炭将很受客户欢迎。本专利就是基于这样的背景，发明了一种竹屑或木屑等粉状木质原料不需要外加粘合剂制颗粒活性炭的成型制粒方法及设备。

三、发明内容

本发明的内容是以竹屑或木屑等粉状木质原料不需外加粘合剂，而是利用木质原料中的木质素和纤维素在活化剂磷酸的作用下进行低温热解自生焦油作粘合剂来制颗粒活性炭的成型制粒方法及设备。本发明的内容是这样实现的：将竹屑或木屑等粉状木质原料用烘干设备烘干至适当的含水量，将经烘干的竹屑或木屑与适当浓度的磷酸溶液按一定比例混合搅拌均匀，然后用匀速加料机加到立体式塑化设备的输送链板上，用调速电机通过减速传动机构驱动输送链板。竹屑或木屑与磷酸混合物在90～110℃的温度下进行塑化处理，使竹屑或木屑中的木质素和纤维素在较低温度下热解产生焦油，再将经塑化的竹屑或木屑与磷酸的混合物用捏和机进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性以便于后序的成型制粒，将经过捏和的竹屑或木屑与磷酸的混合物用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒，最后，在适当温度下干燥硬化制得颗粒料，待送到炭化炉和活化炉中分别进行炭化和活化。本发明的用竹屑或木屑等粉状木质原料制颗粒活性炭的成型制粒方法不需要外加粘结剂，可节省粘结剂的成本。

四、附图说明

图1为不需外加粘合剂用化学法制颗粒活性炭的成型制粒工艺流程示意图；

图2为该发明的成型制粒工艺用的连续化立体式塑化设备的立面剖视图，(1)为加热介质进口；(2)为匀速加料机；(3)为加料斗；(4)为物料输送带，用不锈钢链板制成；(5)为物料输送带托辊，用钢管制成；(6)塑化尾气出口；(7)活动门，用钢板制成；(8)为出料口；(9)为出料导板。

图3为图2中A-A截面的结构剖视示意图，(10)为物料输送带传动辊；(11)为输送机支架；(12)为传动轴；(13)为传动链轮；(14)为塑化设备烘房壳体；其余部件说明同图2。

五、具体实施方式

将竹屑或木屑等粉状木质原料用烘干机烘干至适当的含水量，根据要制备颗粒活性炭的性能要求配制适当浓度的磷酸溶液，其浓度为60～85％，按适当磷酸溶液与竹屑或木屑重量比将两者混合搅拌均匀，然后将竹屑或木屑与磷酸的混合物加到图2所示的立体式塑化设备的加料斗(3)中，经加料器(2)均匀加到物料输送带(4)上，上下相邻两层输送带的运动方向相反，随着各层输送带的缓慢运动，待塑化的物料从上到下依次通过各层输送带，最后从出料口(8)输出。在进行塑化操作时，调整加料的体积量与出料体积量相等，以确保输送带上均匀铺一层物料，不发生堆料或断料情况。通过加热介质进口(1)向塑化设备的烘房中通入适当温度的热空气或洁净烟道气，使塑化设备保持所要求的温度，塑化尾气从出口(6)排出。在塑化设备的烘房顶部装有测定烘房内加热介质温度的热电偶，根据待塑化物料的特性和塑化产量要求来确定烘房内加热介质的温度，通常加热介质的温度控制在90～110℃。通过调节物料输送带的运行速度来控制待塑化物料在烘房内的停留时间，加热介质温度较低时，物料在烘房内的停留时间相应长些，加热介质的温度较高时，物料在烘房内停留时间相应短些，以使输出物料含有较多的焦油而易于粘结成型并且成型颗粒具有较高的强度为宜。

将从出料口(8)输出的竹屑或木屑塑化料用捏和机进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性，将搅拌捏和过的物料用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒，然后将制成的颗粒料用干燥设备在200～250℃的温度下进行干燥硬化，使颗粒料具有适当的硬度且颗粒间不互相粘连为宜，这样，就完成了粉状木质原料不需要外加粘合剂制颗粒活性炭半成品颗粒料的制备过程，最后将制得的半成品颗粒料送到炭化炉和活化炉中分别进行炭化和活化。

实例1

用杉木屑为原料，将杉木屑用烘干设备干燥到含水量为15％左右，配制70％浓度的磷酸溶液，磷酸溶液与杉木屑按2.2∶1的重量比混合搅拌均匀，然后加到图2所示塑化设备的加料斗(3)中，经加料器(2)均匀加到物料输送带(4)上，将塑化设备的烘房中加热介质温度控制在90℃度，调节输送带的运行速度为1.5米/分，塑化设备的输送带长30米，共有5层输送带，木屑塑化料从出料口(8)输出，木屑料在塑化设备中的停留时间约为100分钟。将塑化后的木屑磷酸混合物用捏和机进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性，再将搅拌捏和过的物料用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒，然后将制成的颗粒料用干燥设备在250℃下进行干燥硬化，使颗粒料具有适当的硬度且颗粒间不互相粘连，制得的颗粒料表面光滑。这样，就完成了木屑原料不需要外加粘合剂制颗粒活性炭的半成品颗粒料的制备过程，最后，将制得的半成品颗粒料送到炭化炉和活化炉中分别进行炭化和活化。

实例2

用竹屑为原料，将竹屑用烘干设备干燥到含水量为20％左右，配制75％浓度的磷酸溶液，磷酸溶液与竹屑按2.5∶1的重量比搅拌混合均匀，然后加到图2所示塑化设备的加料斗(3)中，经加料器(2)均匀加到物料输送带(4)上，将塑化设备烘房中的加热介质温度控制在100℃，调节输送带的运行速度为1.2米/分，塑化设备的输送带长30米，共有5层输送带，竹屑塑化料从出料口(8)输出，竹屑料在塑化设备中的停留时间约为125分钟。将塑化后的竹屑磷酸混合物用捏和机进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性，再将搅拌捏和过的物料用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒，然后将制成的颗粒料用干燥设备在250℃的温度下进行干燥硬化，使颗粒料具有适当的硬度且颗粒间不互相粘连，制得的颗粒料表面光滑。这样，就完成了竹屑原料不需要外加粘合剂制颗粒活性炭的半成品颗粒料的制备过程，最后，将制得的半成品颗粒料送到炭化炉和活化炉中分别进行炭化和活化。

Claims (4)

1.一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备，其特征是：以竹屑或木屑等粉状木质原料不需外加粘合剂而是利用木质原料中的木质素和纤维素在活化剂磷酸作用下低温热解自生焦油作粘合剂进行颗粒活性炭的成型制粒。

2.根据要求1所述的一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备，其特征是：竹屑或木屑与磷酸的混合物在立体式塑化设备中进行连续塑化，在塑化设备的烘房设置加热介质进口(1)和塑化尾气出口(6)，在塑化设备烘房顶部设置加料斗(3)和测定烘房内加热介质温度的热电偶，在加料斗下安装匀速加料机(2)以便将物料匀速加到烘房内的输送带上。

3.根据要求1所述的一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备，其特征是：用匀速加料机将竹屑或木屑与磷酸的混合物加到立体式塑化设备的输送链板上，输送链板用调速电机通过减速传动机构驱动，可通过控制加热介质温度和输送带的运行速度来调整物料在塑化设备中的停留时间以调控塑化料的性能。

4.根据要求1所述的一种不需外加粘合剂制颗粒活性炭的制粒方法及设备，其特征是：经过塑化的竹屑或木屑与磷酸的混合物用捏和机进行充分的搅拌捏和，使物料具有更好的柔韧性，再将搅拌捏和过的料用合适的成型制粒机制成柱状或球形颗粒。